시스템 안정성과 고가용성 구현 기술

가용성(Availability)의 이해

• 시스템의 정상 작동 시간 비율
• 계산식: (업타임) / (업타임 + 다운타임)
• 고가용성 목표: 99.999% 이상
• 업타임: 정상 운영 시간
• 다운타임: 서비스 중단 시간

결함 감내(Fault Tolerance)

• 문제 발생 시에도 기능 유지
• 완벽한 예방보다 지속적 운영에 초점

이중화/다중화 전략

기본 구성

• SPoF(Single Point of Failure) 제거
• 대상: 서버, 네트워크 장비, DB, 웹서버 등

운영 모드

1. Active/Standby
   • 주 시스템 운영
   • 예비 시스템 대기
2. Active/Active
   • 모든 시스템 동시 운영
   • 부하 분산 효과

네트워크 이중화

• Windows: Teaming
• Linux: Bonding
• 다중 네트워크 인터페이스 통합

로드 밸런싱

기본 개념

• 트래픽 분산 처리
• 서버 가용성 향상
• 성능 최적화

로드 밸런서 유형

• L4 스위치: 전송 계층 정보 활용
• L7 스위치: 응용 계층 정보 활용

헬스 체크

• 서버 상태 주기적 모니터링
• 프로토콜: HTTP, ICMP
• 하트비트 메시지 활용

주요 알고리즘

1. 기본 알고리즘
   • 라운드 로빈
   • 최소 연결
   • 랜덤 선택
2. 가중치 기반 알고리즘
   • 가중치 라운드 로빈
   • 가중치 최소 연결
   • 서버 성능차 고려

HTTP 중간 서버의 이해

중간 서버의 역할과 위치

• 클라이언트와 오리진 서버 사이에 위치
• 네트워크 통신 중계 및 최적화
• 보안, 성능, 로드밸런싱 기능 제공

프록시 서버

특징

• 클라이언트의 메시지 전달 대리자
• 클라이언트 측에서 선택적 사용
• 클라이언트와 가까운 위치에 배치

주요 기능

• 캐싱을 통한 성능 향상
• 클라이언트 요청 필터링
• 접근 제어 및 보안 강화

게이트웨이

특징

• 오리진 서버 역할 수행
• 클라이언트에게는 오리진 서버로 보임
• 오리진 서버와 가까운 위치에 배치

주요 기능

• 프로토콜 변환
• 로드 밸런싱
• 캐싱 및 성능 최적화
• 보안 강화

아키텍처 비유

• 프록시: 클라이언트의 심부름꾼
  • 클라이언트 대신 요청 처리
  • 필요한 자원 획득 및 전달
• 게이트웨이: 오리진 서버의 경비
  • 접근 통제
  • 트래픽 관리
  • 보안 검사

네트워크 보안과 암호화 기술

암호화의 기본 개념

• 암호화: 데이터를 판독 불가능한 형태로 변환
• 복호화: 암호화된 데이터를 원래 형태로 복원

암호화 방식

대칭키 암호화

• 동일한 키로 암호화/복호화
• 장점: 빠른 처리 속도
• 단점: 키 공유의 보안 문제

공개키(비대칭키) 암호화

• 공개키/개인키 쌍 사용
• 한 키로 암호화 시 다른 키로만 복호화 가능
• 키 쌍의 수학적 독립성

디지털 인증서

공개키 인증서(PKI)

• 공개키 신뢰성 보증 전자문서
• 인증기관(CA)에서 발급
  • IdenTrust
  • DigiCert
  • GlobalSign

디지털 서명 과정

1. 문서 해시값 생성
2. CA 개인키로 해시값 암호화
3. 서명값 생성
4. 인증서와 함께 전송

HTTPS 프로토콜

구성요소

• SSL/TLS 기반 보안 통신
• HTTP에 암호화/인증 기능 추가

통신 단계

1. TCP 연결 수립
2. TLS 핸드셰이크
   • 암호화 방식 협상
   • 인증서 교환/검증
   • 세션키 생성
3. 암호화 통신 시작

TLS 핸드셰이크 주요 절차

1. ClientHello: 지원 암호화 방식 제안
2. ServerHello: 암호화 방식 선택
3. 인증서 교환 및 검증
4. Finished 메시지로 핸드셰이크 완료

무선 네트워크의 이해

전파와 주파수

• 전파: 무선 네트워크의 연결 매체
• 속도: 약 3×10^8 m/s
• 주파수 대역으로 신호 구분
• 자연적/인위적 전파 간섭 발생

Wi-Fi와 IEEE 802.11 표준

IEEE 802.11

• LAN용 무선 통신 표준
• 버전별 특징과 성능 차이

주파수 대역 비교

• 2.4GHz
  • 장점: 장애물 투과율 높음
  • 단점: 상대적 저속
• 5GHz
  • 장점: 고속 통신
  • 단점: 장애물 투과율 낮음

채널

• 주파수 대역의 세부 분할
• 간섭 방지를 위한 채널 분리
• 채널 번호로 구분

AP(Access Point)와 네트워크 구성

통신 모드

1. 인프라스트럭처 모드

   • AP 경유 통신
   • 일반적인 무선 LAN 구성

2. 애드혹 모드

   • 기기 간 직접 통신
   • AP 불필요

서비스 셋

• AP와 무선 기기들의 집합
• SSID로 네트워크 식별
• 비컨 프레임
  • AP의 주기적 브로드캐스트
  • SSID, MAC 주소 포함